#13_Бушмин

1.

Реконструкция ТЭЦ
с установкой ПГУ мощностью 80 МВт

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

МЕТОДЫ УПРОЧНЕНИЯ ЛОПАТОК
ПАРОВЫХ И ГАЗОВЫХ ТУРБИН
Надежность эксплуатации турбины
в значительной степени определяется
работоспособностью лопаточного
аппарата.
Материальные затраты
на восстановление проточной части
после аварии из-за обрыва рабочих
лопаток весьма значительны.

11.

ПРИМЕРЫ АБРАЗИВНОГО ИЗНОСА ЭЛЕМЕНТОВ
ПРОТОЧНЫХ ЧАСТЕЙ ПАРОВЫХ ТУРБИН
Лопаточный аппарат турбин подвержен
эрозионным, коррозионным,
а также абразивным повреждениям.
Данная проблема является одной из самых
известных, но, к сожалению, до сих пор
не решенных проблем в турбостроении.
Характерной особенностью процесса
абразивного износа является его быстрое
развитие: при определенных условиях
эксплуатации катастрофический износ
сопловых и рабочих лопаток ЦВД
может произойти всего за 1-3 года.

12.

ЭРОЗИОННЫЙ ИЗНОС
Эрозионный размыв входной
кромки у периферии
Эрозионный размыв входной кромки в
месте перехода к бандажу
Эрозия выходных кромок у корня
рабочей лопатки
Эрозионный размыв
надбандажного козырька

13.

Потери экономичности паровых турбин вследствие износа оборудования
Исследованиями установлено,
что в каждом втором капитальном
ремонте турбины устраняются
повреждения соплового аппарата
вследствие абразивного износа.
По оценкам исследовательского
института США EPRI, в 73 %
случаев остановов турбоагрегатов
причиной являются поломки
лопаток.
1-рабочие лопатки ЦНД; 2- подшипники ЦВД; 3- вибрация генератора; 4- стопорные
клапаны турбины; 5- регулирующие клапаны турбины; 6- подшипники ЦНД;
7- поломки в проточной части ЦНД; 8- неполадки проточной части всей турбины;
9- лопатки ЦВД; 10- сопровождающие устройства; 11- маслосистема;
12- неполадки в ЦВД; 13- неполадки в ЦСД

14.

Снижение КПД турбоустановок вследствие износа лопаток
В зарубежной энергетике отмечено
снижение КПД турбоустановок
за каждые 5 лет на 0,4 %.
По оценкам американских
специалистов годовой ущерб от
абразивного износа в среднем
составляет 1 доллар на 1 кВт
установленной мощности,
а в некоторых случаях он
увеличивается в 3-3,5 раза.
По данным Южно-Калифорнийской
энергетической компании, в среднем
годовой ущерб мощного турбоагрегата
от износа лопаток оценивается суммой
в 600 тысяч долларов.

15.

Исследования эрозионного, абразивного износа лопаток турбин
Износ лопаток приводит к изменению
их геометрии и, как следствие, ведет
к последующему ухудшению
экономических характеристик
турбоустановки в целом.
Во многих странах занимаются
исследованиями абразивного,
эрозионного и коррозионного
износа лопаток турбин.

16.

В настоящее время
большое внимание
уделяется повышению
износостойкости элементов
паровых турбин.
Одним из таких способов
является формирование
защитных покрытий.
Эти меры широко
используются многими
турбостроительными
фирмами.

17.

Нанесение металлизатором защитных покрытий
на лопатки ступени при ремонте турбины

18.

ИОННО-ПЛАЗМЕННЫЕ ПОКРЫТИЯ
создаются современными методами магнетронного распыления материалов
Основные стадии процесса ионно-плазменного
формирования покрытий:
1) предварительная подготовка поверхности
(полировка, удаление загрязнений, обезжиривание);
2) загрузка образцов в вакуумную камеру;
3) вакуумирование и предварительный прогрев камеры
до заданных значений давления и температуры;
4) подача инертного газа (аргона) и зажигание
тлеющего разряда между образцами и стенками
вакуумной камеры;
5) очистка поверхности образцов бомбардировкой
ионами инертного газа;
6) подача реакционного газа и формирование покрытия
требуемого состава и толщины;
7) прерывание процесса и охлаждение образцов
в вакууме;
8) извлечение образцов из вакуумной камеры.
Вакуумная установка «Гефест» для формирования
ионно-плазменных покрытий

19.

Многослойное покрытие лопаток в условиях каплеударной эрозии
В качестве покрытий могут быть
использованы чередующиеся
в определенной последовательности слои
коррозионно- и износостойких металлов
IV-VI групп периодической системы
Менделеева и образованных на их основе
нитридов, оксидов и карбидов
Тi+ТiN+Тi+ТiN
Модель многослойного покрытия
При появлении трещин, в том
числе и усталостных, которые
локализуются в верхних слоях
малопластичных покрытий, их
дальнейшее развитие
останавливается и не уходит
вглубь поверхности.
Появление трещин в верхних слоях
покрытия

20.

Многослойное покрытие лопаток в условиях каплеударной эрозии
Анализ результатов эрозионных испытаний
показывает, что эрозионная стойкость
образцов с универсальным покрытием
Тi+ТiN+Тi+ТiN более чем
в 10 раз превосходит по данному показателю
образцы из стали 20X13 без покрытия.
Наноструктурированное
многослойное покрытие Ti-TiN
Многослойные защитные покрытия из
чередующихся слоев Тi и ТiN практически
исключают коррозионное поражение
поверхности металла в эксплуатационных
условиях и, таким образом, открывают
весьма серьезную перспективу их
использования в энергетике.
Схема комбинированного
модифицирования поверхностного слоя детали

21.

Формирование защитных покрытий
является эффективным и экономичным
способом защиты лопаток паровых
турбин от износа.
Преимущества:
v локальность формирования покрытий,
v отсутствие термического влияния
на обрабатываемую деталь,
v высокий коэффициент использования
материала,
v возможность нанесения покрытий
без разлопачивания турбины
или даже без вскрытия цилиндра.
Ротор турбины с упрочненными лопатками